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自适应Kalman滤波修复六维力传感器下E膜模型误差
  • ISSN号:1001-9081
  • 期刊名称:计算机应用
  • 时间:2014.3.10
  • 页码:915-920
  • 分类:TN911.72[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程] TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]安徽工程大学机械与汽车工程学院,安徽芜湖241000
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(51175001);安徽省自然科学基金资助项目(11040606M144).
  • 相关项目:电阻应变片式六维力传感器动态耦合特性研究
中文摘要:

为减小动载环境下,噪声信号对六维力传感器测量精度的影响,同时解决因传感器的简化模型误差较大,导致标准Kalman滤波无法获取最优估计的问题,提出一种双因子自适应Kalman滤波算法.算法根据正弦激励力响应和应变之间的关系,建立了下E型膜有色噪声增广状态模型.在标准Kalman滤波的基础上,分析了两种模型误差对滤波效果的影响,采用实时调整状态预测在滤波估计中权重的策略,给出了自适应Kalman滤波准则及递推公式.基于正交性原理和最小二乘法准则,利用三段函数模型构造了双重自适应因子.仿真实例表明,与标准Kalman滤波与强跟踪滤波相比,所提算法具有更好的估计精度和稳定性,能够有效地控制模型误差的影响,从而提高六维力传感器的测量精度.

英文摘要:

To reduce the influence of the noise on the measurement accuracy of the six-axis force sensor and solve the problem that the standard Kalman filter can not gain the optimal estimation because of the state-space model error of the sensor, a new adaptive Kalman filtering with two adaptive factors was proposed. The augmented state-space model of colored noise for lower E-type membrane based on the relationship between the response of sinusoidal excitation force and the strain was established. Based on the principle of standard Kalman filter, the impact of model errors on the filter estimate results were analyzed. The technology of dynamically adjusting the weight of state prediction in the filter estimation was introduced. The adaptive Kalman filter estimation principle and the recursion formula were presented. Finally, the dual adaptive factors were constructed through the model of three-section function on the basis of orthogonality principle and least square method. The simulation results indicate that comparing with the strong tracking filter and standard Kalman filter, the proposed algorithm has better estimate accuracy and stability. It can effectively enhance the measurement accuracy of six-axis force sensor and control the influence of model errors.

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期刊信息
  • 《计算机应用》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:四川省科学技术协会
  • 主办单位:四川省计算机学会中国科学院成都分院
  • 主编:张景中
  • 地址:成都市人民南路四段九号科分院计算所
  • 邮编:610041
  • 邮箱:xzh@joca.cn
  • 电话:028-85224283
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9081
  • 国内统一刊号:ISSN:51-1307/TP
  • 邮发代号:62-110
  • 获奖情况:
  • 全国优秀科技期刊一等奖,国家期刊奖提名奖,中国期刊方阵双奖期刊,中文核心期刊,中国科技核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,波兰哥白尼索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:53679